Porézne transportné vrstvy (PTL) zohrávajú rozhodujúcu úlohu vo výkone a škálovateľnosti palivových článkov. Palivové články sú elektrochemické zariadenia, ktoré premieňajú chemickú energiu vodíka, metanolu alebo iných palív na elektrinu, teplo a vodu. V palivovom článku sa PTL nachádza medzi vrstvou katalyzátora a vrstvou difúzie plynu. Poskytuje niekoľko dôležitých funkcií, vrátane:
1
Distribúcia plynu
PTL pomáhajú rovnomerne distribuovať plyny reaktantov po povrchu vrstvy katalyzátora. To je dôležité pre efektívnu a rovnomernú prevádzku palivových článkov.
2
Vodné hospodárstvo
PTL tiež zohrávajú rozhodujúcu úlohu pri hospodárení s vodou, pomáhajú odstraňovať vodu z vrstvy katalyzátora a vrstvy difúzie plynu. Vodné hospodárstvo je nevyhnutné na udržanie úrovne hydratácie protónovej výmennej membrány a na zabránenie zaplaveniu katódy.
3
Elektrická vodivosť
PTL tiež slúžia ako elektrický vodič, ktorý poskytuje cestu s nízkym odporom pre tok elektrónov medzi vrstvou katalyzátora a vrstvou difúzie plynu.
4
Mechanická podpora
PTL poskytujú mechanickú podporu štruktúre palivového článku, čím zabraňujú deformácii alebo kolapsu vrstvy difúzie plynu a vrstvy katalyzátora.
PTL sú zvyčajne vyrobené z titánových vlákien alebo niklových plstených materiálov, ktoré majú vysokú pórovitosť a povrch. Veľkosť pórov a štruktúru PTL možno optimalizovať na zlepšenie distribúcie plynu a vodného hospodárstva, čo môže zlepšiť výkon palivových článkov. Hrúbku PTL možno navyše upraviť tak, aby sa vyrovnala difúzia plynu a transport vody.
Dosiahnutie vysokého výkonu a škálovateľnosti v palivových článkoch si vyžaduje optimalizáciu konštrukcie a materiálov PTL. PTL musí byť trvanlivé a odolné voči degradácii v prevádzkových podmienkach palivových článkov, ako sú vysoké teploty, vysoká vlhkosť a vystavenie korozívnym plynom.
Okrem toho musí byť PTL nákladovo efektívne a škálovateľné pre výrobu palivových článkov vo veľkom meradle.
Stručne povedané, dizajn a optimalizácia PTL hrá kľúčovú úlohu pri dosahovaní vysoko výkonnej a škálovateľnej technológie palivových článkov.
